一种基于执行效率梯度预测的数据流图拥塞检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于执行效率梯度预测的数据流图拥塞检测方法，该方法在数据流图中的每一节点分别设置计时器和指令计数器，在数据流图中设置一管理节点，在管理节点处设置第一信息记录表，第一信息记录表中记录有每一节点的ID、每一节点的执行速率v、执行速率变化率s、预测执行速率vn以及队列标志k，每一节点处均设置有第二信息记录表，每一节点进行拥塞检测的同时计算自身的执行速率v、执行速率变化率s以及预测执行速率vn，并将检测到的执行速率v、执行速率变化率s以及预测执行速率vn连同节点的ID以及队列标志k发送至管理节点，管理节点更新第一信息记录表并向该节点发送其附近节点的拥塞信息，该节点据此更新其对应的第二信息记录表。

A congestion detection method for data flow graph based on efficiency gradient prediction

The invention discloses a efficiency gradient prediction data flow congestion detection method based on the method provided in the data flow of each node in the graph respectively and a timer instruction counter, in a data flow diagram to set up a management node, the first information recording meter is arranged on the management node, the first information recording records in a table every node of the ID, V, the execution rate of each node of the execution rate of change rate of S, predict the execution rate VN and queue K, each node is provided with second information record at the same time, each node congestion detection to calculate the execution rate of V, the execution rate of change rate of S and to predict the execution rate of VN, and the execution rate of V, detected the execution rate of change rate of S and VN along with the predicted execution rate of node ID and queue mark K sent to the management node, node management update The first information record table and send the node to the node the congestion information, which updates its corresponding second information record table accordingly.

【技术实现步骤摘要】
一种基于执行效率梯度预测的数据流图拥塞检测方法
本专利技术涉及数据流体系结构
，具体而言，涉及一种基于执行效率梯度预测的数据流图拥塞检测方法。
技术介绍
随着大数据时代的来临，计算机需要处理的数据量和数据规模越来越大，数据流体系结构凭借着高指令并行度，低存储器访问频率的特点得到了人们的关注。在数据流体系结构当中，程序代码可以转化为数据流图。数据流图是有向图，其中每个节点代表程序中的一段代码，有向线段代表节点间的数据流向。在数据流图中，不同节点的执行速率是不同的，这会造成数据流图拥塞。为了缓解数据流图的拥塞，可以采用多上下文，关键节点复制等方法对数据流图进行优化加速。但是这些方法的前提是检测出数据流图中的哪些节点是执行速率较慢的节点(即对数据流图进行拥塞检测)，只有检测出数据流图的拥塞情况，才能采取相应的措施对数据流图进行加速。为了解决数据流图中拥塞检测的问题，传统方法如下：(1)基于缓冲队列的拥塞检测方法，该方法通过检测缓冲队列中缓冲的数据是否已达到设定的阈值来判断是否发生拥塞。如图1所示为基于缓冲队列的拥塞检测方法的示意图，在数据流图的每个节点都有缓冲队列，用于缓冲上游节点发出的数据，当缓冲的数据达到设定的阈值(即缓冲的数据占整个缓冲队列的一预设比例)时，则判断这个节点处理数据的能力不够，也即该节点的执行效率慢而造成了拥塞。这个方法的缺点是只能够对具有缓冲队列(无缓冲队列的意思是可以缓冲一个数据，但是不能同时缓冲多个数据)的数据流图进行加速，并且每个节点只能够看到自己的拥塞情况，无法获知其他节点的拥塞情况。(2)基于特殊节点的拥塞检测方法，该方法通过一个特殊节点对数据流图中的所有节点进行监控。如图2所示为基于特殊节点的拥塞检测方法的示意图，在数据流图中设置一个特殊节点，该特殊节点与数据流图中的每个节点进行通讯，以检测数据流图中每个节点的拥塞情况。这种方法的不足之处是特殊节点需要检测的节点太多，对网络带宽需求大。(3)基于时间印记的拥塞检测方法，该方法通过在节点之间传输的消息中打上时间印记进行判断。如图3所示为基于时间印记的拥塞检测方法的示意图，于传输消息的同时，将消息的发送时间T1、等待时间T2、执行时间T3等写入消息中，于开始执行消息时，根据消息的发送时间T1、等待时间T2、执行时间T3计算接收消息的节点的拥塞情况。这一方法的缺点也是每个节点只能够得知自身的拥塞情况，无法获知其他节点的拥塞情况。数据流图的网络与传统网络不同，因为对于数据流图中而言，当数据到达一个节点之后，节点必定会执行这个数据；而在片上网络当中，当消息到达一个路由之后，路由可以转发至其路由挂上的处理器执行，更多情况是直接将数据转发至其他路由，这两种网络的特性是不一样的。在数据流图中拥塞检测方法中，一个节点不只需要对知道自身节点的拥塞情况，还需要了解其附近节点的拥堵情况。这样能充分利用加速方法，使加速资源得到合理分配；如果只对自身的拥塞情况进行检测，那么很可能导致加速资源竞争过于激烈，增大带宽需求，降低了执行效率。基于之前的方法，需要一种在没有缓冲队列的情况下仍能够检测数据流图是否拥塞的方法，并且这种方法应能让每一节点获知周围其他节点的拥塞情况。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于执行效率梯度预测的数据流图拥塞检测方法，用以在没有缓冲队列的情况下检测数据流图是否拥塞。为达到上述目的，本专利技术提供了一种基于执行效率梯度预测的数据流图拥塞检测方法，该方法按照以下方式执行：在数据流图中的每一节点分别设置一计时器，每个时间拍计时器的计时减1，当计时为0时，节点进行拥塞检测，节点进行拥塞检测后，计时器重新置位以再次启动计时；在数据流图中的每一节点分别设置一指令计数器，该指令计数器用于累计节点在两次拥塞检测之间执行完毕的指令的数目n；在数据流图中设置一管理节点，管理节点与每一节点之间均具有一数据传输通路，在管理节点处设置一第一信息记录表，所述第一信息记录表中记录有每一节点的ID、每一节点的执行速率v、执行速率变化率s、预测执行速率vn以及队列标志k，其中：执行速率其中，t为相邻两次拥塞检测之间间隔的时间，执行速率变化率其中，v为本次拥塞检测时节点的执行速率，v′为上一次拥塞检测时节点的执行速率，预测执行速率vn＝v+s×t-c，其中，c为容错系数，队列标志k表示相邻两次拥塞检测期间该节点中的指令发射队列是否出现过为空的情况，k＝0表示出现过指令发射队列为空的情况，k＝1表示未出现过指令发射队列为空的情况，当k＝0时，该节点被标记为标记节点并且将指令计数器中n的值置为0；每一节点处均设置有一第二信息记录表，所述第二信息记录表中记录有节点自身以及位于节点附近的节点的ID、执行速率v、执行速率变化率s、预测执行速率vn以及队列标志k，其中，“位于节点附近的节点”包括节点的父节点、子节点以及兄弟节点；每一节点进行拥塞检测的同时计算自身的执行速率v、执行速率变化率s以及预测执行速率vn，并将检测到的执行速率v、执行速率变化率s以及预测执行速率vn连同节点的ID以及队列标志k发送至管理节点，管理节点据此更新第一信息记录表并向该节点发送其附近节点的拥塞信息，该节点据此更新其对应的所述第二信息记录表。在本专利技术的一实施例中，c介于1～5之间。在本专利技术的一实施例中，计时器初始值为5或10个时间拍。在本专利技术的一实施例中，“位于节点附近的节点”进一步包括节点的父节点的父节点和/或节点的父节点的兄弟节点。在本专利技术的一实施例中，将数据流图划分为多个子图，对每一子图分别应用该方法。在本专利技术的一实施例中，管理节点具有一缓存队列，用于缓存各节点发送而来的消息。本专利技术提供的基于执行效率梯度预测的数据流图拥塞检测方法能够在没有缓冲队列的情况下检测数据流图是否拥塞并且能够计算得出节点执行速率的变化趋势，与其他拥塞检测方法相比能够提供更多更有利用价值的信息，以便数据流图做进一步优化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为基于缓冲队列的拥塞检测方法的示意图；图2为基于特殊节点的拥塞检测方法的示意图；图3所示为基于时间印记的拥塞检测方法的示意图；图4为第一信息记录表的示意图；图5为本专利技术一实施例T时刻的示意图；图6为本专利技术一实施例T+5时刻的示意图；图7为本专利技术一实施例T+6时刻的示意图；图8为节点E接收到由管理节点X发送来的消息之后更新的第二信息记录表；图9为本专利技术一实施例T+10时刻的示意图；图10为本专利技术一实施例T+11时刻的示意图；图11为本专利技术一实施例T+12时刻的示意图；图12为节点F接收到由管理节点X发送来的消息之后更新的第二信息记录表；图13为节点E接收到由管理节点X发送来的消息之后更新的第二信息记录表。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于执行效率梯度预测的数据流图拥塞检测方法，其特征在于，该方法按照以下方式执行：在数据流图中的每一节点分别设置一计时器，每个时间拍计时器的计时减1，当计时为0时，节点进行拥塞检测，节点进行拥塞检测后，计时器重新置位以再次启动计时；在数据流图中的每一节点分别设置一指令计数器，该指令计数器用于累计节点在两次拥塞检测之间执行完毕的指令的数目n；在数据流图中设置一管理节点，管理节点与每一节点之间均具有一数据传输通路，在管理节点处设置一第一信息记录表，所述第一信息记录表中记录有每一节点的ID、每一节点的执行速率v、执行速率变化率s、预测执行速率vn以及队列标志k，其中：执行速率

【技术特征摘要】
1.一种基于执行效率梯度预测的数据流图拥塞检测方法，其特征在于，该方法按照以下方式执行：在数据流图中的每一节点分别设置一计时器，每个时间拍计时器的计时减1，当计时为0时，节点进行拥塞检测，节点进行拥塞检测后，计时器重新置位以再次启动计时；在数据流图中的每一节点分别设置一指令计数器，该指令计数器用于累计节点在两次拥塞检测之间执行完毕的指令的数目n；在数据流图中设置一管理节点，管理节点与每一节点之间均具有一数据传输通路，在管理节点处设置一第一信息记录表，所述第一信息记录表中记录有每一节点的ID、每一节点的执行速率v、执行速率变化率s、预测执行速率vn以及队列标志k，其中：执行速率其中，t为相邻两次拥塞检测之间间隔的时间，执行速率变化率其中，v为本次拥塞检测时节点的执行速率，v′为上一次拥塞检测时节点的执行速率，预测执行速率vn＝v+s×t-c，其中，c为容错系数，队列标志k表示相邻两次拥塞检测期间该节点中的指令发射队列是否出现过为空的情况，k＝0表示出现过指令发射队列为空的情况，k＝1表示未出现过指令发射队列为空的情况，当k＝0时，该节点被标记为标记节点并且将指令计数器中n的值置为0；每一节点处均设置有一第二信息记录表，所述第二信息记录表中记录有节点自身以及位于节点附近的节...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧焱，张浩，范东睿，谭旭，马丽娜，
申请(专利权)人：北京中科睿芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11